周克發(fā)，楊漢海

（1.南京水利科學(xué)研究院大壩安全與管理研究所，江蘇 南京，210029；2.貴州水投水庫管理有限責(zé)任公司，貴州 貴陽，550081）

1 工程概況

紅梅水庫位于云南省楚雄州姚安縣城西南部彌興鎮(zhèn)紅梅村委會境內(nèi)的金沙江水系漁泡江源頭紅梅河上，距縣城31 km，是一座以灌溉為主、兼顧防洪的中型水庫。水庫控制徑流面積74.5 km2，重現(xiàn)期1 000 年校核洪水位1 997.91 m，重現(xiàn)期50 年設(shè)計(jì)洪水位1 997.13 m，正常蓄水位1 994.80 m，死水位1 978.70 m，總庫容1 674.7萬m3。樞紐主要水工建筑物包括大壩、溢洪道及右岸輸水泄洪隧洞，主要水工建筑物級別為3 級。大壩為黏土心墻風(fēng)化料殼壩，壩高48.8 m，壩頂高程1 998.80 m，壩頂長141.6 m，壩頂寬6.0 m，防浪墻高1.0 m。

2007年4月24日，開啟左岸原輸水導(dǎo)流泄洪隧洞閘門時(shí)，發(fā)現(xiàn)閘門開啟后無水流出。地質(zhì)災(zāi)害專家現(xiàn)場調(diào)查后初步分析，大壩左岸內(nèi)側(cè)山體滑坡導(dǎo)致位于滑坡區(qū)下部的原輸水導(dǎo)流泄洪隧洞前段坍塌堵塞，該滑坡嚴(yán)重威脅著水庫大壩的運(yùn)行安全。滑坡左前緣已抵上游壩坡坡腳，滑坡平面上近似扇形，面積78 200 m2，體積275.26 萬m3。初步判斷該滑坡當(dāng)時(shí)處于蠕動變形階段，主要表現(xiàn)為滑坡后緣及兩側(cè)出現(xiàn)長約600 m 的弧形裂縫，縫寬0.2～1.8 m，裂縫可見深度0.1～1 m。各級政府及有關(guān)部門高度重視，組建了應(yīng)急搶險(xiǎn)指揮部，緊急啟動了地質(zhì)災(zāi)害防治預(yù)案，制定了搶險(xiǎn)應(yīng)急方案，及時(shí)對滑坡裂縫設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測。滑坡體地質(zhì)勘察計(jì)算分析顯示，當(dāng)時(shí)滑坡體處于極限平衡～不穩(wěn)定狀態(tài)、蠕動變形階段，若繼續(xù)發(fā)展，將向滑動階段發(fā)展，嚴(yán)重危及大壩和原輸水導(dǎo)流泄洪隧洞安全。

2008 年3 月30 日，云南省水利廳、云南省發(fā)展和改革委員會以云水規(guī)計(jì)〔2008〕46號文《關(guān)于姚安縣紅梅水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告的批復(fù)》批復(fù)了紅梅水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)，概算總投資3 988.30萬元。除險(xiǎn)加固工程建設(shè)內(nèi)容主要包括新建大壩右岸輸水泄洪隧洞、左岸邊坡滑坡體治理、溢洪道擴(kuò)建、大壩壩面整治及水土保持、水雨情測報(bào)設(shè)施和大壩安全監(jiān)測設(shè)施建設(shè)等。

左岸邊坡滑坡體規(guī)模為大型，對大壩工程的危害程度較嚴(yán)重，除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)根據(jù)SL 386-2007《水利水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范》確定左岸邊坡級別為3 級，采取修建地表排水溝、保留平洞作為輔助地下排水、削坡減載結(jié)合壓腳（包括拋石壓壩腳、山體削坡、削坡料回填）以及設(shè)置安全監(jiān)測設(shè)施的綜合治理措施，并封堵原輸水導(dǎo)流泄洪隧洞，在施工期降低庫水位；按地震設(shè)防烈度7 度（地震動峰值加速度為0.15g）進(jìn)行邊坡抗震設(shè)計(jì)。

2007年9月29日，紅梅水庫除險(xiǎn)加固工程正式開工。2008年2月25日，左岸邊坡滑坡體治理工程開始實(shí)施。2009 年9 月6 日，左岸邊坡滑坡體治理工程完工，并于2010年1月28日通過驗(yàn)收。

2 除險(xiǎn)加固后左岸邊坡現(xiàn)狀

滑坡體經(jīng)過削坡開挖及拋石壓腳處理后，左岸邊坡分為5 個(gè)平臺6 個(gè)坡段，每個(gè)平臺上均設(shè)澆筑混凝土排水溝。拋石壓腳平臺高程1 965.00 m，高程1 965.00 m 以上利用削坡土料分層碾壓回填，高程1 965.00 m 設(shè)寬6 m 平臺，平臺以上至反壓回填高程1 982.40 m 的坡比約1∶1.8?；麦w于高程2 010.00 m、2 020.00 m、2 030.00 m、2 040.00 m、2 050.00 m 各設(shè)一平臺，平臺間坡比1∶2.5，高程2 050.00 m 平臺至坡頂坡比1∶2.0，高程2 010.00 m平臺寬40～55 m，高程2 020.00 m、2 030.00 m、2 040.00 m、2 050.00 m 平臺寬10～15 m。排水洞共設(shè)6條，洞身采用C20鋼筋混凝土襯砌，鋼筋保護(hù)層厚50 mm。除險(xiǎn)加固后左岸邊坡平面示意圖見圖1，2-2′斷面剖面圖見圖2。

圖1 左岸邊坡平面示意圖Fig.1 Plan map of the left slope

圖2 左岸邊坡2-2'斷面剖面圖Fig.2 Cross section 2-2′of the left slope

除險(xiǎn)加固并經(jīng)多年運(yùn)行后，左岸邊坡及大壩目前運(yùn)行基本正常。已有監(jiān)測資料表明，邊坡上平洞襯砌后安裝的各支位移計(jì)位移值?。ㄔ?.206 mm以內(nèi)），位移過程無明顯趨勢變化；測斜儀位移測值較小，隨深度變化也沒有明顯的突變點(diǎn)；觀測地下水位的測壓管水位穩(wěn)定，水位變幅總體較小（在1.5 m以內(nèi)）；各個(gè)排水洞排水流量較小，基本穩(wěn)定在0.15 L/s以下。鑒于除險(xiǎn)加固后左岸邊坡工程未遇不利運(yùn)行條件，建議加強(qiáng)強(qiáng)降雨、高庫水位、地震等不利運(yùn)行條件下的巡視檢查、安全監(jiān)測與管理，及時(shí)分析監(jiān)測資料，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，確保左岸邊坡工程安全。

3 左岸邊坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算

3.1 斷面選取及分析方法

根據(jù)現(xiàn)狀運(yùn)行情況及規(guī)范要求，對除險(xiǎn)加固后左岸邊坡進(jìn)行抗滑穩(wěn)定復(fù)核。典型斷面選取代表左岸邊坡結(jié)構(gòu)特征的2-2′斷面。計(jì)算采用摩根斯坦-普賴斯法及任意最危險(xiǎn)滑裂面、地勘揭露的滑動面進(jìn)行分析，地震荷載按擬靜力法確定。計(jì)算程序?yàn)橹袊娍茖W(xué)研究院開發(fā)的STAB 穩(wěn)定分析軟件。根據(jù)水庫運(yùn)用具體情況及規(guī)范要求，主要分析正常運(yùn)用條件、非常運(yùn)用條件I、非常運(yùn)用條件Ⅱ下左岸邊坡的抗滑穩(wěn)定性，具體計(jì)算工況見表2。

3.2 計(jì)算參數(shù)選取

3.2.1 除險(xiǎn)加固前勘察計(jì)算選用的計(jì)算參數(shù)

2007 年6 月4 日，云南地質(zhì)工程第二勘察院開始進(jìn)行大壩左岸邊坡滑坡體專項(xiàng)勘察，于2007年7月編制完成了滑坡體勘察報(bào)告。2007 年11 月，楚雄欣源水利電力勘察設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司（除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)單位）依據(jù)左岸邊坡滑坡體勘察報(bào)告，編制了紅梅水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)階段工程地質(zhì)勘察報(bào)告。在這兩份勘察報(bào)告中，均采用分段傳遞穩(wěn)定系數(shù)法進(jìn)行了滑坡體抗滑穩(wěn)定計(jì)算。根據(jù)地勘試驗(yàn)指標(biāo)，滑坡體的滑體及滑帶巖土天然容重、飽和容重分別取20.68 kN/m3和22.9 kN/m3，滑床土天然容重、飽和容重分別取23 kN/m3和24 kN/m3，并結(jié)合滑坡體實(shí)際發(fā)生工況下抗滑穩(wěn)定反演計(jì)算得到的指標(biāo)，選取了滑坡體巖土體抗剪強(qiáng)度計(jì)算指標(biāo)。其中，云南地質(zhì)工程第二勘察院選用的粘聚力為22.4 kPa（滑坡體后部）和20.8 kPa（滑坡體前部），內(nèi)摩擦角為18.3°（滑坡體后部）和14.5°（滑坡體前部）；楚雄欣源水利電力勘察設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司選用的粘聚力為22.8 kPa（滑坡體后部）和25.7 kPa（滑坡體前部），內(nèi)摩擦角為13.0°（滑坡體后部）和17.9°（滑坡體前部）。根據(jù)地勘鉆孔揭露的地下水位線，可近似地認(rèn)為滑坡體后部處于地下水位以上，滑坡體前部處于地下水位以下。計(jì)算滑動面均采用地勘鉆孔揭露的實(shí)際滑動面。這兩份勘察報(bào)告計(jì)算結(jié)果和結(jié)論基本一致。當(dāng)時(shí)滑坡體在靜力工況和7度（地震動峰值加速度值為0.15 g）地震作用工況下，滑坡體處于極限平衡～不穩(wěn)定狀態(tài)、蠕動變形階段。

3.2.2 除險(xiǎn)加固工程技施設(shè)計(jì)計(jì)算選用參數(shù)

2008年2月，楚雄欣源水利電力勘察設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司編制了除險(xiǎn)加固工程技施設(shè)計(jì)階段左岸邊坡滑坡體治理工程施工技術(shù)要求文件。在該施工技術(shù)要求文件中，設(shè)計(jì)采用削坡開挖及拋石壓腳等綜合治理措施，并采用SL 386-2007《水利水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范》推薦的摩根斯頓-普賴斯法（改進(jìn)方法1）進(jìn)行滑坡穩(wěn)定計(jì)算，計(jì)算軟件采用中國水利水電科學(xué)研究院開發(fā)的STAB 穩(wěn)定分析軟件；計(jì)算滑動面采用具有軟弱夾層的任意形狀滑裂面。設(shè)計(jì)選用的滑坡體滑體及滑帶巖土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)為：滑坡體地下水位以上部位粘聚力取25.7 kPa，內(nèi)摩擦角取17.9°；滑坡體地下水位以下部位粘聚力取22.8 kPa，內(nèi)摩擦角取13.0°。計(jì)算結(jié)果顯示，經(jīng)除險(xiǎn)加固治理后，滑坡體在正常運(yùn)用、非常運(yùn)用條件I、非常運(yùn)用條件Ⅱ（地震動峰值加速度值為0.15 g 的7 度地震工況）下的穩(wěn)定安全系數(shù)均大于規(guī)范要求值，穩(wěn)定安全滿足規(guī)范要求。

3.2.3 除險(xiǎn)加固后復(fù)核計(jì)算選用的計(jì)算參數(shù)

根據(jù)左岸邊坡地勘資料，沿著地勘鉆孔揭露的滑動面線，左岸邊坡2-2′斷面可簡化為四個(gè)區(qū)：①滑體巖土（滑動面線以上部位的土體，含滑動帶巖土）；②滑動面線以下部位的巖土（粉砂質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾泥巖）；③回填區(qū)拋石及沖洪積層砂礫石；④回填區(qū)石渣料。計(jì)算簡圖參見圖3。滑體巖土（含滑動帶巖土）、滑動面線以下部位的巖土、回填區(qū)拋石及沖洪積層砂礫石、回填區(qū)石渣料的物理性質(zhì)指標(biāo)、力學(xué)參數(shù)見表1。由于沒有動力強(qiáng)度指標(biāo)，抗震穩(wěn)定計(jì)算采用與靜力穩(wěn)定計(jì)算相同指標(biāo)值。

表1 左岸邊坡抗滑穩(wěn)定分析選用的物理性質(zhì)指標(biāo)和力學(xué)參數(shù)Table 1 Physical-mechanical properties of the materials in calculation

圖3 左岸邊坡2-2'斷面抗滑穩(wěn)定計(jì)算簡化圖Fig.3 Simplified graph for the anti-sliding stability calculation for the cross section 2-2'in the left slope

3.3 地下水位分析

地下水位影響著左岸邊坡的穩(wěn)定性。目前，左岸邊坡坡面通過坡面排水溝排水，滑坡體內(nèi)部通過6 條排水洞排水，可起到減少坡面雨水入滲、降低地下水位的作用。穩(wěn)定分析計(jì)算中，在高庫水位以及遭遇降雨條件下的左岸邊坡地下水位需要根據(jù)已有的庫水位、測壓管水位測值，并結(jié)合左岸邊坡鉆孔揭示的地下水位、排水設(shè)施以及地質(zhì)情況綜合確定?？赡芑瑒用嫔系目紫端畨毫υ趲焖豢焖俳德淦?，由于滑坡體巖土為粘性土，根據(jù)規(guī)范采用近似方法確定，假設(shè)水位驟降后滑坡體內(nèi)的孔隙水壓力來不及消散，即與驟降前沒有變化。

3.4 計(jì)算結(jié)果與分析

左岸邊坡沿著最危險(xiǎn)滑裂面和地勘揭露的滑動面的抗滑穩(wěn)定計(jì)算成果見圖4，其中，沿著最危險(xiǎn)滑裂面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)見表2?？梢?，左岸邊坡2-2′斷面在正常運(yùn)用、非常運(yùn)用條件下的穩(wěn)定安全系數(shù)均大于規(guī)范要求值，除險(xiǎn)加固后左岸邊坡穩(wěn)定安全滿足規(guī)范要求。

圖4 左岸邊坡2-2'斷面抗滑穩(wěn)定計(jì)算成果圖Fig.4 Results from the anti-sliding stability calculation for the cross section 2-2'in the left slope

表2 左岸邊坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)Table 2 Anti-sliding stability coefficients of the left slope

4 結(jié)論及建議

綜上所述，左岸邊坡經(jīng)除險(xiǎn)加固削坡減載和拋石壓腳、設(shè)置排水設(shè)施和安全監(jiān)測設(shè)施等措施后，目前左岸邊坡及大壩運(yùn)行狀態(tài)正常。經(jīng)抗滑穩(wěn)定復(fù)核計(jì)算分析，現(xiàn)狀左岸邊坡抗滑穩(wěn)定安全滿足規(guī)范要求。鑒于削坡處理后的滑坡體尚未經(jīng)歷不利的運(yùn)行條件，左岸邊坡除險(xiǎn)加固效果有待運(yùn)行進(jìn)一步考驗(yàn)，建議運(yùn)行中加強(qiáng)降雨（特別是強(qiáng)降雨）、高庫水位、庫水位快速降落、地震等不利運(yùn)行條件下的巡視檢查、安全監(jiān)測與管理，及時(shí)分析監(jiān)測資料，保障大壩安全。